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金刚石力学性能研究获进展 显微镜功不可没

2020年03月20日 11:03:52来源:仪器网

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  【仪器网 材料化工】作为人类20世界最伟大的发明之一,显微镜的发现,将人们的视野带入到大自然中的一个全新世界中。通过显微镜,我们不仅可以观察到数以万计的微生物,而且对于动植物及自身的组织、构造也有了更加全面和清晰的认知。甚至在现今,一些在生物医学领域被频繁使用的显微镜,也在不断地改变着我们对这个世界的看法。
 
 
  一直以来,金刚石都是以“自然界中天然存在的最坚硬物质”呈现在人们脑海中的。然而正如某句话所说,这个世界上所有的事物都是相对而言的。让人想不到的是,硬度数一数二的金刚石也有“柔韧”的一面。近日,燕山大学与科学国家重点实验室的科研人员联合,利用透射电子显微镜,开发出了金刚石的新性能。
 
  据了解,研究人员依托其自主研制的原位微纳米力学实验平台,通过透射显微镜,对金刚石进行了原位弯曲实验,实现了它的超高弹性应变(拉伸强度)和室温位错诱导的塑性变形。实验结果不仅证明又硬又脆的金刚石在微纳尺度上具有一定的室温塑性和韧性。同时也确认了金刚石纳米针的拉伸应变与其尺寸、晶向及表面粗糙度有很大的相关性。
 
  值得一提的是,作为自然界硬度最高的物质,金刚石在机械加工、电子及电器加工、珠宝、钻探开采、航空航天、光学器件等许多领域都具有不可替代的应用价值。尤其是纳米金刚石材料,更是部件表面镀层、耐磨合金部件、精密抛光、塑料及橡胶材料的重要材料。但遗憾的是,在室温条件下金刚石较脆、弹性低,很容易断裂,严重制约着金刚石的应用。
 
  这一研究表明,在特定条件下微纳尺度的金刚石单晶具有一定的弹性和塑性,拓展了我们对金刚石机械性能的认识,同时意味着未来我们有可能将金刚石运用到柔性光电子器件、生物传感器和纳米机械操纵器等领域。
 
  正如望远镜的发明一样,显微镜的发明也充满了偶然性,但其为人类社会带来的科技进步却数不胜数。从16世纪末荷兰一位名叫詹森的眼镜商制作出台复式显微镜开始,经过了几个世纪的发展,显微镜的分类和应用范围都得到了巨大的扩展,偏光显微镜、荧光显微镜、透射电子显微镜、激光共聚焦显微镜、干涉差显微镜等相继面世,这些原理各异、功能优越的显微镜为人类科学的发展做出了重要贡献。
 
  现如今,显微镜的发展已不拘泥于光学领域,伴随着现代光电子技术和计算机的快速发展,显微测量技术在食品农业、医药学、生物学、天文物理、材料化工、冶金、航空航天等领域的作用和意义也正逐渐显现出来。总之,电镜技术的应用与发展没有尽头,未来还有更多的新知识和方法等待着人们去探究。

  (资料来源:科学网、百度百科)
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